Визначення положення центра мас автомобіля

Визначення положення центра мас автомобіля

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Чернігівський державний технологічний університет

Кафедра інтегрованих технологій машинобудування і автомобілів

ЗВІТ

Про виконання лабораторної роботи

з дисципліни: Автомобілі

за темою:

Визначення положення центра мас автомобіля

Виконав: Павлусенко Є.І.

студент групи АТ-101

Перевірив: Доцент Хоменко І.М.

Чернігів ЧДТУ 2013

Визначення положення центра мас автомобіля

Мета роботи

Навчитися експериментально визначати координати центра мас автомобіля

Використовуване обладнання

Автомобіль, стрілочний динамометр, металева рулетка, схил, крейда.

Загальні відомості

Положення центра мас по довжині визначається у двоосного автомобіля з відстанями а і b до геометричних осей обертання відповідно переднього і заднього мостів. Ці осі будемо називати передній і задній осями автомобіля. У тривісного автомобіля b - відстань від центра мас до осі балансиру заднього візка. Відстань a + b = L називають базою автомобілія.

Значення а і b можуть бути визначені для конкретного автомобілів за даними технічної характеристики. Там же, як правило, приводиться висота розташування центра мас hс. Положення центра мас можна визначити і експериментально за допомогою талі та кранових ваг (рисунок 6.1.) або за схемою, яку наведено на рисунку 6.2.

Порядок виконання роботи

Відстань b визначають з рівняння моментів відносно точки опори С при горизонтальному розташуванні автомобіля, підвішеного за передню частину:

b = P1 L1 / G (6.1)

де P1 - показання динамометра;

G - вага автомобіля;

L1 - відстань по горизонталі між проекціями на опорну поверхню точки опори і точки підвісу

Для визначення вертикальної координати центру мас hс передню частину автомобіля піднімають на деяку висоту. Кут підйому дуже малим вибирати не слід, оскільки при цьому знижується точність вимірювань. Координату hс визначають з рівняння моментів відносно точки С перетину перпендикуляра ОС до опорної поверхні, що проходить через точку опори, і лінії, що проходить через точку підвісу паралельно опорній поверхні:

bGcosa - h1G sina = L1P2cosa, (6.2)

звідки h1 = ctga (b - P2L1 / G), (6.3)

де a - кут підйому автомобіля над горизонтальною площиною,

сtga = L2 / hпод;

P2 - показання динамометра;

L2 - відстань по горизонталі між проекціями на опорну поверхню точки опори і точки підвісу;

h1 - проекція відстані від центру ваги до точки підвісу на площину, перпендикулярну площині руху.

Координату hс визначаємо з рівності:

hс = h1 + h2 (6.4)

де h2 - відстань від точки підвісу до опорної поверхні.

Третю координату центру мас е визначають по вазі, що припадає на опору Д кожної зі сторін, за рівнянням моментів відносно точки опори Д:

Р3В = G (0,5 B - e), звідки:

е = (0,5 G - P3) B / G. (6.5)

Рисунок 6.1 - Схеми проведення дослідів з визначення координат центру мас автомобіля

Обробка результатів вимірювань

Визначення положення центра мас автомобіля розрахунковим способом

Власна маса автомобіля М0 - його маса у спорядженому стані без навантаження (складається із сухої маси автомобіля та маси палива, охолодної рідини, запасного колеса (коліс), інструмента, обов’язкового обладнання). При проектуванні її визначають, орієнтуючись на існуючі однотипні конструкції.

Для вантажного автомобіля при цьому виходять із маси вантажу Мв, що перевозиться автомобілем, і обчислюють власну масу як

М0 = q ∙ Мв (6.6)

де q - коефіцієнт тари

Для вантажних автомобілів з колісними формулами 4х2 та 6х4 коефіцієнт q можна визначити за наведеними нижче формулами, отриманими шляхом статистичної обробки параметрів мас існуючих автомобілів. При використанні такого роду залежностей необхідно враховувати динаміку зміни q за декілька попередніх років, відмінність умов експлуатації та інші фактори, які можуть вплинути на вибір власної маси.

Для визначення коефіцієнта тари використовують поліномами п’ятого або четвертого степеня:

= 1,613 - 5,565 ∙ 10-4 · Мв + 1,398∙ 10-7 ·М2в - 1,800∙ 10-11· М3в +

+1,145 ∙ 10-15· М4в - 2,852∙ 10-20·М5в; (6.7)= 1,529 - 4,317 ∙ 10-4· Мв + 8,261∙ 10-8 ·М2в - 7,034∙ 10-12·М3в +

+ 2,187 ∙ 10-16· М4в. (6.8)

Для повноприводних вантажних автомобілів з колісною формулою 4х4 коефіцієнт тари можна приймати q= 1,6…1,7, з колісною формулою 6Х6 - q = 1,4….1,5, з колісною формулою 8Х8 q = 1,3….1,4.

При визначенні власної маси легкового автомобіля беруть до уваги кількість пасажирів.

Повна маса Ма автомобіля становить

Ма = Мо + Мв + Мп, кг, (6.9)

де Мп - маса пасажирів (разом з водієм). При розрахунках вважають, що маса однієї людини дорівнює 75 кг.

Для легкового автомобіля приймають масу вантажу Мв=50 кг, для приміського та міжміського автобуса із розрахунку по 10 кг на одного пасажира. При розробці міського автобуса масу вантажу не враховують.

Орієнтовні значення повної маси автомобілів і автобусів залежно від їх призначення і кількості осей наведено в таблиці 1.

Таблиця 1

Допустимі повні маси автомобілів, автопоїздів, автобусів

*До групи А відносяться транспортні засоби, призначені для експлуатації на автомобільних дорогах з капітальними типами покриттів і міських дорогах, проїзна частина та штучні споруди яких розраховані на пропуск транспортних засобів цієї групи;

до групи Б - транспортні засоби, що можуть експлуатуватися на всій мережі автомобільних доріг.

**Постанова Ради Міністрів Республіки Білорусь від 07.04.2004 р. №381.

***Угода про маси і габарити транспортних засобів держав-учасниць Співдружності Незалежних Держав.

****Директива 96/ 53/ЕС Європейського Парламенту і Ради від 09.03.2002 р

*****Для автотранспортних засобів, що рухаються по маршрутах, перелік яких затверджують Центральні органи виконавчої влади в установленому законодавством порядку.

автомобіль маса навантаження вісь

Визначення навантаження на осі автомобіля

Навантаження на кожну з осей автомобіля визначають, виходячи з того, що в існуючих конструкціях навантаження на ведучі осі залежить від компоновки автомобіля (рис. 6.2) і становить:

Рисунок 6.2 - Компоновочні схеми автомобілів

у двовісних вантажних автомобілів з кабіною за двигуном (рис.6.2а), а також у автобусів капотного компонування на шасі вантажних автомобілів

= ( 0,70 …0,75) Gа;

у двовісних вантажних автомобілів з кабіною над двигуном та зі здвоєними колесами задньої осі (рис.6.2 г), а також у двовісних автобусів вагонного компонування:

= ( 0,65 …0,70) Gа;

у двовісних вантажних автомобілів з кабіною над двигуном та з одинарними колесами задньої осі ( рис. 6.2 г):

= ( 0,55 …0,60) Gа;

у двовісних вантажних автомобілів напівкапотного компонування зі здвоєними колесами задньої осі (рис.6.2 в), а також автобусів на їх базі:

= ( 0,67 …0,68) Gа;

у двовісних вантажних автомобілів напівкапотного компонування з одинарними колесами задньої осі (рис.6.2 в), а також автомобілів на їх базі

= ( 0,56) Gа;

у тривісних вантажних автомобілів як капосного, так і безкапотного компонування (рис.6.2.б, д) зі здвоєними колесами задніх осей:

+ G3 = ( 0,75…0,78) Gа;

у тривісних вантажних автомобілів з колесами задніх осей

+ G3 = ( 0,68…0,74) Gа;

у задньоприводних легкових автомобілів та автобусів на їх базі:

= ( 0,50 …0,56) Gа;

у передньоприводних легкових автомобілів та автобусів на їх базі:

= ( 0,51 …0,56) Gа

Тут Gа = g ∙ Ма - сила тяжіння від повної маси автомобіля, Н;= 9,81 м/с2 - прискорення вільного падіння;- навантаження від сили тяжіння від повної маси автомобіля на передню вісь автомобіля, Н;- навантаження від сили тяжіння від повної маси автомобіля на задню вісь двовісного автомобіля або середню вісь тривісного, Н;- навантаження від сили тяжіння від повної маси автомобіля на задню вісь тривісного автомобіля, Н.

При балансирній підвісці середнього та заднього мостів тривісних автомобілів навантаження на середню та задню вісь приймають однаковими

= G3

При проектуванні вантажного автомобіля або автобуса після визначення навантажень на осі може виникнути необхідність уточнення кількості осей згідно з допустимим навантаженнями на осі, передбаченими ДСТУ «Засоби транспортні дорожні. Маси та габарити» ( таблиця 2).

Експериментальні дані

Виміряні дані:

для першого випадку: Р1=750 кг; L1=4,4 м; h2=0,34 м;

для другого випадку: Р2=745 кг; hпод=10 см; L2=4,4 м;

для третього випадку: Р3=540 кг; В=1,69 м.=4,39 м; Р2`=540 кг;

Таблиця 2

Осьова маса та статичне осьове навантаження коліс однієї осі транспортних засобів на опорну поверхню

Визначаємо вагу автомобіля з платформою за формулою:

= Р1+ Р2`, кг=750+540=1290 кг.

Визначаємо координату b за формулою:

= P1 L1 / G, м= 750·4,4 / 1290=2,56 м

Визначаємо координату а за формулою:

а = Р2` L2 / G, м

а = 540·4,4 / 1290=1,84 м

Перевірку визначених координат проводимо за формулою:

+ а = L

,56+1,84=4,4 м

(4,4 ≈ 4,39) м

Проекцію відстані від центру ваги до точки підвісу на площину, перпендикулярну площині руху визначаємо за формулою:

h1 = ctga (b - P2L1 / G)

де a - кут підйому автомобіля над горизонтальною площиною, сtga = L2 / hпод

сtga = 4,4 / 0,1=44= 44·(2,56-745·4,4/1290)=0,83 м

Координату hс визначаємо з рівності:

hс = h1 + h2, мс =0,83+0,34=1,17 м.

Третю координату центру мас е визначаємо за формулою:

е = (0,5 G - P3) B / G, м

е = (0,5·1290 - 540) 1,69 / 1290=0,14 м

Висновок

В лабораторній роботі я експериментально визначив координати центра мас автомобіля VW GOLF III Variant, які складають а=1,84 м, b=2,56 м, hс=1,17 м, е=0,14 м.